Po chemické stránce jsou esenciální oleje těkavé organické  sloučeniny, které se skládají ze tří prvků: uhlíku, vodíku a kyslíku. Jsou lehčí než voda (při destilačním procesu na vodě plavou, proto se jim ve středověku začalo říkat oleje) a většinou jsou velmi tekuté (mají malou viskozitu). Rozpouštějí se v tucích. Rychle se vstřebávají do kůže a snadno pronikají do krevního řečiště. Čistý esenciální olej obsahuje několik desítek až stovek složek, které působí synergicky a není možné jej zcela chemicky napodobit. V syntetickém oleji mnoho složek jednoduše chybí.

Kvalita esenciálního oleje obecně je dána množstvím proměnlivých faktorů: stavem zdraví rostliny, z níž byl olej získáván, podnebím a mírou slunečního svitu, nadmořskou výškou, stavem půdy, výběrem hnojiva, obdobím a způsobem sběru a způsobem destilačního procesu. Kvalitu esenciálního oleje lze ověřit pouze pomocí vědecké analýzy.

Esenciální oleje jsou přirozeně antiseptické, mají silné antimikrobiální i psychoterapeutické účinky a mohou být alternativou chemických syntetických léků. Pokud jsou správně uchovávány, nekazí se. Mohou být spíše znečištěny syntetickými látkami,jako jsou herbicidy, pesticidy, ftaláty, stopami po rozpouštědlech, případně záměrně ředěny nebo nahrazovány syntetickými oleji. Takto znečištěný olej může způsobit podráždění kůže, poškození sliznic a další toxickou zátěž pro tělo. Běžný spotřebitel nemá šanci takto znečištěný olej rozpoznat.